Bachiller

CARRIL DE AIRE Y FOTODETECTOR

Ángela Galindo 1038793,


RESUMEN

En la práctica de laboratorio se tuvo como objetivo principal estudiar el comportamiento de la aceleración de un sistema que constaba de un carril de aire, un carrito que se deslizaba sin fricción por un colchón de aire generado por un compresor y una fuerza a partir de una masa colgante, sujetada al carrito por medio deuna cuerda despreciable sobre una polea. Se realizaron mediciones de tiempo a postes sujetos al carrito por medio de un fotodetector que tomaba el tiempo transcurrido desde el paso del primer poste a los demás utilizados. Tales mediciones de tiempo se realizaron para cinco masas diferentes (fuerzas) con las que se realizaron cálculos de aceleración experimental de m1: 147.1068- m2: 129.6542- m3:150.9660- m4: 146.1027 - m5: 178.6728 concluyendo que para cada masa la aceleración presentada en el sistema era de carácter constante. Con base a estas aceleraciones obtenidas y por medio de la relación lineal existente entre el cambio de masa y la aceleración, se calculó la gravedad experimental siendo esta la pendiente de la recta generada por dicha relación cuyo valor fue de 9.8063±0.01 con unerror porcentual de 0.2%.
INTRODUCCIÓN

El carril de aire y fotodetector es una práctica que permite explicar el fenómeno físico del movimiento rectilíneo uniformemente acelerado. El movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA), también conocido como movimiento rectilíneo uniformemente variado (MRUV), es aquel en el que un móvil se desplaza sobre una trayectoria recta estandosometido a una aceleración constante [1]. En este caso, el carrito se desplaza en una trayectoria horizontal y rectilínea sobre un colchón de aire generado por el comprensor y puesto en movimiento por una fuerza que sale de la masa colgante a la que fue sujetada. Esta fuerza surge a partir de la aceleración de la gravedad sobre la masa, siendo esta aceleración de carácter constante sobre cualquiercuerpo que se encuentra cerca de la superficie terrestre. Por esta misma razón, se considera como un movimiento uniformemente acelerado. El montaje se puede ver como un sistema que consta de dos partes: El plano horizontal en donde se encuentra el carrito con una masa M sobre el carril unido a una cuerda de masa despreciable y el plano vertical donde esta misma cuerda pasa por una polea que conducea una masa colgante m bajo la influencia de la gravedad. Bajo estas condiciones se puede observar que el carrito es empujado por la cuerda gracias a una fuerza T que surge de la masa colgante bajo la acción de la gravedad, o sea:
T=mg (Ec.1)
De esta forma el carrito se mueve en una superficie en donde se desprecian factores como la fricción gracias al valor bajísimo que presenta el objetocon el colchón del aire, la masa de la cuerda que presenta un valor insignificante dentro del sistema de masas y la inercia y fricción de la polea con la cuerda.
Con todos estos aspectos fuera de contexto, el objetivo de esta práctica será obtener el valor experimental de la aceleración resultante del sistema bajo diferentes masas y con diversas mediciones de tiempo y compararlo con los datosteóricos que se derivan de las ecuaciones cinemáticas y dinámicas (ley de Newton).
MARCO TEÓRICO
La aceleración que un cuerpo adquiere es directamente proporcional a la resultante de las fuerzas que actúan en él, y tiene la misma dirección y el mismo sentido que dicha resultante. (Segunda ley de Newton).

F = m a.
Consideremos un cuerpo sometido a la acción de varias fuerzas F1, F2, F3.Sabemos que al suceder esto, es posible sustituir el sistema de fuerzas por una fuerza única, la resultante F del sistema.
La aceleración que el cuerpo vaya a adquirir por la acción del sistema de fuerza, tendrá la misma dirección y el mismo sentido que el vector F.
Con esta segunda ley y al estudiar los movimientos de los planetas, y el gran éxito logrado constituyó una de las primeras...